JP2019069658A - 無人飛行体用フレーム - Google Patents

Abstract

【課題】少ない部品点数で、マルチコプタなどの無人飛行体の動作時に発生する応力や荷重に対応できる、無人飛行体用フレームを提供する。【解決手段】マルチコプタ用のフレーム１０は、上面に開口３４を有しかつバッテリおよび電装ボックスを収容可能な第１凹部３６を有するフレーム本体２４を含む。フレーム本体２４の開口３４側の縁部６８において全周に亘ってフレーム本体２４と一体的にフランジ部６６が形成される。フレーム本体２４は第１通気孔４２ａ，４２ｂ，４４ａ，４４ｂ、第２通気孔４６を有し、各通気孔の全周にリブ部が形成される。フレーム本体２４の外周面に一体的に羽部取付部７４ａ，７４ｂが形成される。羽部取付部７４ａ，７４ｂは、フレーム本体２４の内方にくぼんだ第２凹部と、第２凹部においてフレーム本体２４と一体的に形成されるリブ状の取付部本体とを含む。【選択図】図３

Description

この発明は無人飛行体用フレームに関し、より特定的にはマルチコプタに用いられる無人飛行体用フレームに関する。

無人飛行体に用いられるフレームには、無人飛行体の離着陸、移動等の動作時に羽部や脚部等から応力が伝達され、また、フレームが支持する動力源などの構成部品の重量によって局所的な荷重が加えられる。

たとえば、マルチコプタに用いられるフレームには、マルチコプタの離着陸、移動、ホバリング等の動作時にアームを含む羽部やスキッド等から応力が伝達され、また、フレームが支持する電池などの構成部品の重量によって局所的な荷重が加えられる。しかし、これらの応力や荷重によって、フレームが損傷せずかつ慣性系センサ等の他の構成部品が悪影響を受けないように対応する必要がある。

ここで、この種の従来技術の一例として、特許文献１において、農薬散布用ドローンが開示されている。このドローンは、本体部と、本体部の側面に連結設置される羽部と、本体部の下部に連結設置される支持部と、羽部に電源を供給する電源供給部とを含み、本体部は、第１フレームと第２フレームとを含む。第１フレームと第２フレームとは、互いに一定距離離れるように水平方向に配置され、羽部の締結具が第１フレームおよび第２フレームの間に固定され、それによって羽部が本体部に固定される。また、第１フレームと第２フレームとの間が多数の第２支持部材によって連結される。

韓国特許第１０−１６６２２５５号公報

特許文献１では、上記のように、本体部が第１フレームと第２フレームとを含み、羽部の締結具が第１フレームおよび第２フレームの間に固定され、さらに、第１フレームと第２フレームとの間が多数の第２支持部材によって連結されることによって、ドローンの動作時に発生する応力や荷重に対処しているが、部品点数が多くなる。

それゆえにこの発明の主たる目的は、少ない部品点数で、マルチコプタなどの無人飛行体の動作時に発生する応力や荷重に対応できる、無人飛行体用フレームを提供することである。

上述の目的を達成するために、動力源を有する無人飛行体に用いられるフレームであって、１つの面に開口を有しかつ動力源の少なくとも一部を収容可能な第１凹部を有するフレーム本体と、フレーム本体の開口側において全周に亘ってフレーム本体と一体的に形成されるフランジ部とを備える、無人飛行体用フレームが提供される。

この発明では、第１凹部を有するフレーム本体の開口側において、開口に沿って全周に亘ってフレーム本体と一体的にフランジ部が形成され、フレームを単一の部材として構成することによって、フレームの剛性を大きくできる。したがって、フレーム本体に動力源等の構成部品を収容しかつ羽部や脚部を取り付けて無人飛行体を構成した場合、フレームに、無人飛行体の離着陸、移動、ホバリング等の動作時に羽部や脚部を介して応力が伝達され、また、構成部品の重量によって荷重が加えられても、フレームが損傷せずかつ他の構成部品が悪影響を受けないように対応できる。このように、少ない部品点数で、マルチコプタなどの無人飛行体の動作時に発生する応力や荷重に対応できる。

好ましくは、フランジ部は、フレーム本体の開口側の縁部に接続される。この場合、フレーム全体の剛性とともに当該縁部の剛性も大きくできる。

また好ましくは、フランジ部は、フレーム本体の内側に設けられる。この場合、フレームを外方に大きくなることなくコンパクトに形成できる。

さらに好ましくは、フランジ部は、同一平面に設けられる。この場合、フレームの剛性をさらに大きくすることができる。

好ましくは、フレーム本体は、空冷用の孔部、および孔部の全周に形成されるリブ部を有する。この場合、フレーム本体の第１凹部内を空冷するための通気性を確保できるとともに、孔部を設けることによるフレーム本体ひいてはフレームの剛性の低下を抑制できる。

また好ましくは、孔部は、フレーム本体の前部と後部とにそれぞれ形成される複数の第１通気孔を含み、リブ部は、各第１通気孔の全周に形成される。この場合、無人飛行体の前進時および後進時における前後方向の通気が良好になるとともに、第１通気孔を設けることによるフレームの剛性の低下を抑制できる。

さらに好ましくは、孔部は、フレーム本体の開口に対向する第２通気孔を含み、リブ部は、第２通気孔の全周に形成される。この場合、無人飛行体の移動時における通気が良好になるとともに、第２通気孔を設けることによるフレームの剛性の低下を抑制できる。

好ましくは、無人飛行体の羽部を取り付けるためにフレーム本体の外周面に一体的に形成される羽部取付部をさらに含む。この場合、フレーム本体の外周面に羽部取付部が一体的に形成されることによって、フレーム本体に羽部を取り付けるための部品点数をさらに少なくできる。

好ましくは、フランジ部は、羽部取付部に対応する部分がそれ以外の部分よりも幅広になるように形成される。この場合、比較的大きな応力や荷重が加えられる羽部取付部の近傍のフレームの剛性を大きくできる。

また好ましくは、羽部取付部は、フレーム本体の開口側の縁部を除いてフレーム本体の外周面においてフレーム本体の内方にくぼんだ第２凹部と、第２凹部においてフレーム本体と一体的に形成されるリブ状の取付部本体とを含む。この場合、フレーム本体の外周面において内方にくぼんだ第２凹部を設け、第２凹部においてフレーム本体と一体的にリブ状の取付部本体を形成することによって、羽部取付部の剛性を一層大きくできるとともに、羽部取付部の取付部本体がフレーム本体の開口側の縁部より外方へ突出することを抑制できる。

さらに好ましくは、取付部本体に設けられる補強部材をさらに含む。この場合、羽部取付部の剛性をより一層大きくできる。

好ましくは、フレーム本体の第１凹部において動力源が収容される箇所を挟むように、フレーム本体の外周面に一対の羽部取付部が設けられる。この場合、羽部取付部とフレーム本体の第１凹部に収容された動力源とが離れるので、フレーム本体の第１凹部に収容された動力源へのアクセスが容易になる。

また好ましくは、前部に形成される第１通気孔および後部に形成される第１通気孔のそれぞれの中心を結ぶ直線に対して動力源を斜めに配置可能に、フレーム本体の第１凹部が設けられる。この場合、フレームの第１凹部に収容される動力源に、効率的に多くの通気風を与えることができ、動力源の冷却効果を大きくできる。

ここで、「第１通気孔の中心」は、たとえば第１通気孔の左端と右端とを結ぶ線分の中点として求めることができる。

さらに好ましくは、前部に形成される第１通気孔および後部に形成される第１通気孔は、フレーム本体の幅方向中央に対する左右両側のそれぞれに設けられ、フレーム本体の幅方向中央に対する左右両側のそれぞれに動力源を配置可能に、フレーム本体の第１凹部が設けられる。この場合、複数の動力源の冷却効果を良好に保ちつつ、フレームに加わる荷重分布の偏りを抑制できる。

好ましくは、２つの動力源を互いの前部の間隔が後部の間隔より小さいまたは互いの前部の間隔が後部の間隔より大きいハの字状に配置可能に、フレーム本体の第１凹部が設けられる。この場合、複数の動力源の冷却効果を良好に保ちつつ、フレームに加わる荷重分布の偏りをさらに抑制できる。

また好ましくは、２つの動力源の間隔が大きい部分に電装ボックスを配置可能に、フレーム本体の第１凹部が設けられる。この場合、電装ボックスの配置スペースとして２つの動力源の間隔の大きい部分を有効利用することによって、フレーム本体の寸法を抑制でき、かつ動力源とともに電装ボックスを冷却できる。

さらに好ましくは、電装ボックスは、後方に光を発する発光部を含み、フレーム本体の後部は、発光部を視認可能とする孔部を有する。この場合、後方から発光部を確実に視認できる。

好ましくは、フレーム本体の内周面のうち２つの動力源の間隔が大きい部分は、内方に突出するように形成される。この場合、２つの動力源の間隔が大きい部分における通気風の通路を狭くすることができる。これによって、動力源に効率的に通気風を与えることができ、動力源の冷却効果をさらに大きくできる。

この発明によれば、少ない部品点数で、マルチコプタなどの無人飛行体の動作時に発生する応力や荷重に対応できる、無人飛行体用フレームを得ることができる。

この発明の一実施形態に係るフレームを含むマルチコプタを示す斜視図である。 図１の実施形態に係るマルチコプタにおいて蓋部を持ち上げた状態を示す斜視図である。 図１の実施形態に係るフレームを前方かつ上方から見た斜視図である。 フレームを後方かつ下方から見た斜視図である。 フレームの前部と後部とに形成される第１通気孔の中心を通るＡ−Ａ線端面図である。 フレームの幅方向中央を通るＢ−Ｂ線端面図である。 フレームの底部に形成される第２通気孔とフレームの側部に形成される取付部本体とを通るＣ−Ｃ線端面図である。 羽部取付部付近を示す斜視図である。 図７の一点鎖線Ｄで囲んだ部分を示す拡大図である。 フレームから蓋部を取り外し、フレームの第１凹部に電装ボックスと２個のバッテリとを収容した状態を示す平面図である。 ブラケットが取り付けられた状態の羽部取付部付近を示す斜視図である。 この発明の他の実施形態に係るフレームを含むマルチコプタを示す斜視図である。 図１２に係るフレームの幅方向中央を通るＥ−Ｅ線端面図である。

以下、図面を参照してこの発明の実施形態について説明する。ここでは、この発明の一実施形態に係るフレーム１０を、無人飛行体の一例であるマルチコプタ１に適用した場合について説明する。

図１および図２を参照して、マルチコプタ１は、フレーム１０と、複数（この実施形態では２個）のバッテリ１２と、電装ボックス１４と、蓋部１６と、複数（この実施形態では８個）の羽部１８と、脚部ユニット２０と、散布装置２２とを含む。

図３および図４を参照して、フレーム１０は、モノコック構造を有し、フレーム本体２４、フランジ部６６（後述）および羽部取付部７４（後述）を含む。フレーム本体２４は、下に凸の形状を有する。すなわち、フレーム本体２４は、前部２６、後部２８、左右の側部３０ａ，３０ｂおよび底部３２を含み、１つの面（この実施形態では上面）に開口３４を有し、かつバッテリ１２および電装ボックス１４を収容可能な第１凹部３６を有する。

フレーム本体２４の後部２８の幅方向中央部３８の下部は、フレーム本体２４の内方へ凹むように形成される。これによって、フレーム本体２４の内周面のうち収容される２つのバッテリ１２の間隔が大きい部分が内方に突出するように形成される。また、フレーム本体２４の前部２６の左右両側に膨出部４０ａ，４０ｂが形成される。

図５〜図７をも参照して、フレーム本体２４は、空冷用の孔部として、複数の第１通気孔４２ａ，４２ｂ，４４ａ，４４ｂと、第２通気孔４６とを含む。フレーム本体２４の後部２８は、電装ボックス１４の発光部９４（後述）を視認可能とする（露出する）ための孔部４８を有する。第１通気孔４２ａ，４２ｂはそれぞれ、フレーム本体２４の前部２６において、フレーム本体２４の幅方向中央に対する左右両側に設けられる。第１通気孔４４ａ，４４ｂはそれぞれ、フレーム本体２４の後部２８において、フレーム本体２４の幅方向中央に対する左右両側に設けられる。第２通気孔４６は、フレーム本体２４の開口３４に対向するようにフレーム本体２４の底部３２の略中央部に設けられる。孔部４８は、フレーム本体２４の後部２８の幅方向中央部３８に設けられる。言い換えれば、孔部４８は、第１通気孔４４ａ，４４ｂの間であり、かつ第２通気孔４６より後方に設けられる。

より具体的には、フレーム本体２４の前部２６の左右両側の膨出部４０ａ，４０ｂにはそれぞれ、フレーム本体２４の内方へ萎むように突出する断面略台形状かつ横長の凹部５０ａ，５０ｂが形成され、それによって第１通気孔４２ａ，４２ｂが設けられる。同様に、フレーム本体２４の後部２８の左右両側にはそれぞれ、フレーム本体２４の内方へ萎むように突出する断面略台形状かつ横長の凹部５２ａ，５２ｂが形成され、それによって第１通気孔４４ａ，４４ｂが設けられる。また、フレーム本体２４の底部３２の略中央部には、フレーム本体２４の内方へ萎むように突出する断面略台形状の凹部５４が形成され、それによって第２通気孔４６が設けられる。さらに、フレーム本体２４の後部２８の幅方向中央部３８の上部には、フレーム本体２４の内方へ萎むように突出する断面略台形状かつ横長の凹部５６が形成され、それによって孔部４８が設けられる。

第１通気孔４２ａ，４２ｂ，４４ａ，４４ｂの全周にはそれぞれ、リブ部５８ａ，５８ｂ，６０ａ，６０ｂがフレーム本体２４内に突出するように形成される。第２通気孔４６の全周には、リブ部６２がフレーム本体２４内に突出するように形成される。孔部４８の全周には、リブ部６４がフレーム本体２４内に突出するように形成される。

フレーム本体２４の開口３４側において全周に亘ってフレーム本体２４と一体的にフランジ部６６が形成される。この実施形態では、フランジ部６６は、フレーム本体２４の開口３４側の縁部６８に接続され、かつフレーム本体２４の内側に突出する（折り返す）ように、フレーム本体２４と一体成形される。フランジ部６６は、２段構造を有し、縁部６８に接続される外周部７０と、外周部７０の内周縁に下り段差をもって接続される内周部７２とを含む。フランジ部６６は、フレーム本体２４の側部３０ａ，３０ｂに形成される部分がフレーム本体２４の前部２６および後部２８に形成される部分よりも幅広になるように、形成される。すなわち、フランジ部６６は、後述する羽部取付部７４ａ，７４ｂに対応する部分がそれ以外の部分よりも幅広になるように形成される。

図１〜図４を参照して、フレーム本体２４の第１凹部３６においてバッテリ１２が収容される箇所を挟むように、フレーム本体２４の左右両側部３０ａ，３０ｂの外周面に、一対の羽部取付部７４ａ，７４ｂが一体的に形成される。

図８をも参照して、羽部取付部７４ａは、第２凹部７６ａと、２つの取付部本体７８ａ，８０ａとを含む。第２凹部７６ａは、フレーム本体２４の開口３４側の縁部６８を除いて、フレーム本体２４の側部３０ａの外周面において内方にくぼんで形成される。取付部本体７８ａ，８０ａは、第２凹部７６ａにおいてフレーム本体２４と一体的にかつリブ状に形成される。

第２凹部７６ａの前部には、複数（この実施形態では２個）のナット８２が設けられ、第２凹部７６ａの後部には、複数（この実施形態では２個）のナット８４が設けられる。取付部本体７８ａの下面には、前側にナット８２が設けられ、後側に複数（この実施形態では２個）のナット８６が設けられる。取付部本体８０ａの下面には、前側に複数（この実施形態では２個）のナット８６が設けられ、後側にナット８４が設けられる。ナット８２，８４，８６は、羽部取付用の取付部である。また、フレーム本体２４の側部３０ａおよびその近傍の外周面には、ナット８２，８４，８６より下方にナット８８および複数（この実施形態では２個）のナット９０が設けられる。ナット８８，９０は、脚部取付用の取付部である。ナット８２，８４，８６、８８，９０が形成される箇所には、羽部１８や脚部１１２を取り付けるための補強部材９２が埋め込まれる。

図９を参照して、取付部本体７８ａに埋め込まれた補強部材９２付近の構造について説明する。

この実施形態では、フレーム本体２４、フランジ部６６および羽部取付部７４ａ，７４ｂは、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）からなる単一の部品として構成され、４層のカーボンクロスを含む。この場合、図９に示すように、補強部材９２は、その周囲を２層のカーボンクロスで包まれるインサートブロックとして形成される。補強部材９２は、たとえばベークライトからなり、補強部材９２には、ナット８６がインサートまたはアウトサートによって設けられる。なお、補強部材９２の材質は、ベークライトに限定されず、別の樹脂またはアルミニウム等の金属でもよい。また、補強部材９２の代わりにカーボンクロスの層を追加してもよい。さらに、取付部は、ナット８６に限定されず、補強部材９２に雌ねじが直接形成されてもよい。

ナット８２，８４，８６が設けられる羽部取付部７４ａの他の箇所、ならびにフレーム本体２４の側部３０ａおよびその近傍の外周面のうちナット８８，９０が設けられる箇所についても同様にして、補強部材９２が埋め込まれる。

図４を参照して、羽部取付部７４ｂは、第２凹部７６ｂと、２つの取付部本体７８ｂ，８０ｂとを含む。羽部取付部７４ｂは、羽部取付部７４ａと左右対称に形成され、第２凹部７６ｂおよび取付部本体７８ｂ，８０ｂは、羽部取付部７４ａの第２凹部７６ａおよび取付部本体７８ａ，８０ａと同様に形成されるので、重複する説明は省略する。また、羽部取付部７４ｂならびにフレーム本体２４の側部３０ｂおよびその近傍には、羽部取付部７４ａならびにフレーム本体２４の側部３０ａおよびその近傍と同様に、ナット８２，８４，８６，８８，９０が設けられ、ナット８２，８４，８６，８８，９０が設けられる箇所には補強部材９２が埋め込まれる。

図１０を参照して、このようなフレーム１０のフレーム本体２４の第１凹部３６には、動力源としての２個のバッテリ１２と、電装ボックス１４とが収容される。バッテリ１２は、フレーム本体２４の幅方向中央に対する左右両側のそれぞれに配置される。左側のバッテリ１２は、第１通気孔４２ａ，４４ａのそれぞれの中心を結ぶ直線Ｌ１に対して斜めに配置される。右側のバッテリ１２は、第１通気孔４２ｂ，４４ｂのそれぞれの中心を結ぶ直線Ｌ２に対して斜めに配置される。すなわち、左側のバッテリ１２は、その長手方向Ｍ１が直線Ｌ１と平行にならないように配置される。右側のバッテリ１２は、その長手方向Ｍ２が直線Ｌ２と平行にならないように配置される。２つのバッテリ１２は、互いの前部の間隔が後部の間隔より小さいハの字状に配置される。２つのバッテリ１２の間隔が大きい部分に、電装ボックス１４が配置される。また、平面視において、２つのバッテリ１２および電装ボックス１４は、第２通気孔４６とは重ならないように設けられる。これによって、第２通気孔４６からの通気が良好となる。平面視において、２つのバッテリ１２は第２通気孔４６の左右に配置され、電装ボックス１４は第２通気孔４６の後方に配置される。電装ボックス１４は、電装品（図示せず）を内蔵し、かつ後方に光を発する発光部９４を含む。発光部９４は、孔部４８から視認可能となる（露出する）ようにリブ部６４に嵌められ、たとえば警告灯として機能する。電装品は、たとえば、フライトコントローラ基板、慣性計測ユニット（ＩＭＵ）、ＧＰＳアンテナおよび方位センサを含む。

図１〜図３を参照して、フレーム本体２４の上面には、蓋部１６が取り付けられる。蓋部１６は、内周部７２の上面に接触するようにフレーム本体２４のフランジ部６６に嵌められる。蓋部１６には、２つの開口９６ａ，９６ｂが設けられる。開口９６ａ，９６ｂは、２つのバッテリ１２の配置状態と同様に、ハの字状に形成される。フレーム本体２４に蓋部１６を被せた状態では、開口９６ａ，９６ｂからバッテリ１２の上面が露出する。また、蓋部１６の開口９６ａ，９６ｂ間でありかつ蓋部１６の略中央部には、通気孔９８が設けられる。

羽部取付部７４ａには、４個の羽部１８が取り付けられる。各羽部１８は、アーム１００と、アーム１００の先端部に設けられるロータユニット１０２とを含む。ロータユニット１０２は、電動モータとロータブレードとを含む。この実施形態では、各ロータユニット１０２は、シングルロータユニットである。

図８および図１１をも参照して、羽部取付部７４ａには、前方に延びる羽部１８のアーム１００がブラケット１０４を介して、後方に延びる羽部１８のアーム１００がブラケット１０６を介して、左方に延びる２個の羽部１８のアーム１００がブラケット１０８を介して取り付けられる。ブラケット１０４は、凹部７６ａと取付部本体７８ａとに設けられた３つのナット８２にボルト１１０を螺入することによって、羽部取付部７４ａに固定される。ブラケット１０６は、凹部７６ａと取付部本体８０ａとに設けられた３つのナット８４にボルト１１０を螺入することによって、羽部取付部７４ａに固定される。ブラケット１０８は、取付部本体７８ａ，８０ａに設けられた４つのナット８６にボルト１１０を螺入することによって、羽部取付部７４ａに固定される。

羽部取付部７４ａの場合と同様に、羽部取付部７４ｂには、前方に延びる羽部１８のアーム１００がブラケット１０６を介して、後方に延びる羽部１８のアーム１００がブラケット１０４を介して、右方に延びる２個の羽部１８のアーム１００がブラケット１０８を介して取り付けられる。

なお、左方に延びる２個の羽部１８の各ロータユニット１０２の回転方向が逆に設定されると、実質的に同軸二重反転ロータとして機能する。右方に延びる２個の羽部１８の各ロータユニット１０２についても同様である。

フレーム本体２４の外周面には、脚部ユニット２０が取り付けられる。

図１および図２を参照して、脚部ユニット２０は、複数（この実施形態では、４個）の脚部１１２、隣り合う２つの脚部１１２を連結する一対の連結部材１１４（１つのみ図示）、および隣り合う２つの脚部１１４を連結する一対の連結部材１１６（１つのみ図示）を含む。図８および図１１をも参照して、前方の２つの脚部１１２はそれぞれブラケット１１８を介して、後方の２つの脚部１１２はそれぞれブラケット１２０を介して、フレーム本体２４に連結される。ブラケット１１８は、フレーム本体２４に設けられたナット８８に図示しないボルトを螺入することによって、フレーム本体２４に取り付けられる。ブラケット１２０は、フレーム本体２４に設けられた２個のナット９０にボルト１１０を螺入することによって、フレーム本体２４に取り付けられる。

図１および図２を参照して、フレーム１０の下方には、脚部ユニット２０に支持される散布装置２２が設けられる。散布装置２２は、薬剤を収容するタンク１２２と、複数（この実施形態では、２個）のアーム状の配管１２４ａ，１２４ｂと、薬剤を吐出するための複数（この実施形態では、２個）のノズル１２６ａ，１２６ｂと、タンク１２２内の薬剤をノズル１２６ａ，１２６ｂに圧送するポンプ１２８と、ノズル１２６ａ，１２６ｂを支持する支持部１３０ａ，１３０ｂとを含む。タンク１２２は、フレーム本体２４の下方に設けられ、タンク１２２の薬剤の注入部１３２は、フレーム本体２４の後部２８の幅方向中央部３８の下方に位置する。配管１２４ａ，１２４ｂは、タンク１２２の両側面から左右方向に延びる。ノズル１２６ａ，１２６ｂはそれぞれ、配管１２４ａ，１２４ｂの先端部に設けられる。支持部１３０ａ，１３０ｂは、タンク１２２の両側から左右方向に延びるように設けられ、ノズル１２６ａ，１２６ｂを支持する。ポンプ１２８は、タンク１２２の下面に設けられる。タンク１２２内に収容された薬剤は、配管１２４ａ，１２４ｂを介して、ノズル１２６ａ，１２６ｂから下方に向かって吐出される。

このようなフレーム１０を含むマルチコプタ１によれば、第１凹部３６を有するフレーム本体２４の開口３４側において、開口３４に沿って全周に亘ってフレーム本体２４と一体的にフランジ部６６が形成され、フレーム１０のフレーム本体２４およびフランジ部６６を単一の部材として構成することによって、フレーム１０の剛性を大きくできる。したがって、フレーム本体２４にバッテリ１２や電装ボックス１４等の構成部品を収容しかつ羽部１８や脚部１１２を取り付けてマルチコプタ１を構成した場合、フレーム１０に、マルチコプタ１の離着陸、移動、ホバリング等の動作時に羽部１８や脚部１１２を介して応力が伝達され、また、構成部品の重量によって荷重が加えられても、フレーム１０が損傷せずかつ他の構成部品が悪影響を受けないように対応できる。このように、少ない部品点数で、マルチコプタ１の動作時に発生する応力や荷重に対応できる。

フランジ部６６は、フレーム本体２４の開口３４側の縁部６８に接続されるので、フレーム１０全体の剛性とともに縁部６８の剛性も大きくできる。

フランジ部６６は、フレーム本体２４の内側に設けられるので、フレーム１０を外方に大きくなることなくコンパクトに形成できる。

上述の作用効果は、図１２に示すフレーム１０ａを含むマルチコプタ１ａにおいても同様に奏することができる。

また、マルチコプタ１によれば、フレーム本体２４は、空冷用の孔部である第１通気孔４２ａ，４２ｂ，４４ａ，４４ｂおよび第２通気孔４６と、これらの孔部の全周に形成されるリブ部５８ａ，５８ｂ，６０ａ，６０ｂ，６２とを有するので、フレーム本体２４の第１凹部３６内を空冷するための通気性を確保できるとともに、孔部を設けることによるフレーム本体２４ひいてはフレーム１０の剛性の低下を抑制できる。

フレーム本体２４の前部２６と後部２８とにそれぞれ第１通気孔４２ａ，４２ｂと第１通気孔４４ａ，４４ｂとが形成され、各第１通気孔４２ａ，４２ｂ，４４ａ，４４ｂの全周にリブ部５８ａ，５８ｂ，６０ａ，６０ｂが形成されるので、マルチコプタ１の前進時および後進時における前後方向の通気が良好になるとともに、第１通気孔４２ａ，４２ｂ，４４ａ，４４ｂを設けることによるフレーム１０の剛性の低下を抑制できる。

フレーム本体２４の開口３４に対向するように底部３２に第２通気孔４６が形成され、第２通気孔４６の全周にリブ部６２が形成されるので、マルチコプタ１の移動時における通気が良好になるとともに、第２通気孔４６を設けることによるフレーム１０の剛性の低下を抑制できる。特に、底部３２に第２通気孔４６を形成し、蓋部１６に通気孔９８を形成することによって、ホバリング時における上下方向の通気を良好にできる。

フレーム本体２４の外周面に羽部取付部７４ａ，７４ｂが一体的に形成されることによって、フレーム本体２４に羽部１８を取り付けるための部品点数をさらに少なくできる。

フランジ部６６が、羽部取付部７４ａ，７４ｂに対応する部分がそれ以外の部分よりも幅広になるように形成されることによって、比較的大きな応力や荷重が加えられる羽部取付部７４ａ，７４ｂの近傍のフレーム１０の剛性を大きくできる。

フレーム本体２４の外周面において内方にくぼんだ第２凹部７６ａ，７６ｂを設け、第２凹部７６ａ，７６ｂにおいてフレーム本体２４と一体的にリブ状の取付部本体７８ａ，８０ａ，７８ｂ，８０ｂを形成することによって、羽部取付部７４ａ，７４ｂの剛性を一層大きくできるとともに、羽部取付部７４ａ，７４ｂの取付部本体７８ａ，８０ａ，７８ｂ，８０ｂがフレーム本体２４の開口３４側の縁部６８より外方へ突出することを抑制できる。

取付部本体７８ａ，８０ａ，７８ｂ，８０ｂに補強部材９２を設けることによって、羽部取付部７４ａ，７４ｂの剛性をより一層大きくできる。

フレーム本体２４の第１凹部３６においてバッテリ１２が収容される箇所を挟むように、フレーム本体２４の外周面に一対の羽部取付部７４ａ，７４ｂが設けられることによって、羽部取付部７４ａ，７４ｂとフレーム本体２４の第１凹部３６に収容されたバッテリ１２とが離れる。したがって、フレーム本体２４の第１凹部３６に収容されたバッテリ１２へのアクセスが容易になる。

フレーム本体２４の第１凹部３６において、前部２６に形成される第１通気孔４２ａおよび後部２８に形成される第１通気孔４４ａのそれぞれの中心を結ぶ直線Ｌ１に対してバッテリ１２を斜めに配置し、前部２６に形成される第１通気孔４２ｂおよび後部２８に形成される第１通気孔４４ｂのそれぞれの中心を結ぶ直線Ｌ２に対してバッテリ１２を斜めに配置することによって、フレーム１０の第１凹部３６に収容されるバッテリ１２に、効率的に多くの通気風を与えることができ、バッテリ１２の冷却効果を大きくできる。

フレーム本体２４の幅方向中央に対して、左側に第１通気孔４２ａ，４４ａが設けられかつ右側に第１通気孔４２ｂ，４４ｂが設けられ、フレーム本体２４の第１凹部３６において、フレーム本体２４の幅方向中央に対する左右両側のそれぞれにバッテリ１２が配置されるので、複数のバッテリ１２の冷却効果を良好に保ちつつ、フレーム１０に加わる荷重分布の偏りを抑制できる。

フレーム本体２４の第１凹部３６において、２つのバッテリ１２を互いの前部の間隔が後部の間隔より小さいハの字状に配置するので、複数のバッテリ１２の冷却効果を良好に保ちつつ、フレーム１０に加わる荷重分布の偏りをさらに抑制できる。

フレーム本体２４の第１凹部３６において、２つのバッテリ１２の間隔が大きい部分に電装ボックス１４が配置され、電装ボックス１４の配置スペースとして２つのバッテリ１２の間隔の大きい部分を有効利用することによって、フレーム本体２４の寸法を抑制でき、かつバッテリ１２とともに電装ボックス１４を冷却できる。

フレーム本体２４の後部２８は、電装ボックス１４の発光部９４を視認可能とする（露出する）ための孔部４８を有するので、後方から発光部９４を確実に視認できる。

フレーム本体２４の内周面のうち２つのバッテリ１２の間隔が大きい部分は、内方に突出するように形成されるので、２つのバッテリ１２の間隔が大きい部分における通気風の通路を狭くすることができる。これによって、バッテリ１２に効率的に通気風を与えることができ、バッテリ１２の冷却効果をさらに大きくできる。

フレーム本体２４の後部２８の幅方向中央部３８の下部がフレーム本体２４の内方へ凹むように形成されるので、タンク１２２の薬剤の注入部１３２にアクセスし易くなる。

上述の実施形態において、フレーム本体２４、フランジ部６６および羽部取付部７４ａ，７４ｂを一体的に形成する方法は、一体成形に限定されず、接着によって一体化する方法であってもよい。後述する図１２に示す実施形態におけるフレーム本体２４ａとフランジ部６６ａとの一体化についても同様である。

上述の実施形態では、羽部取付部７４ａ，７４ｂには、ブラケット１０４，１０６，１０８を介して羽部１８が取り付けられたが、これに限定されず、羽部１８が直接取り付けられてもよい。

上述の実施形態において、フレーム本体２４の前部２６に１つの第１通気孔が設けられ、フレーム本体２４の後部２８に２つの第１通気孔が設けられてもよい。この場合、第１通気孔は、前部２６の中央部に１つ、後部２８の左右両側に１つずつ設けられることが好ましい。

上述の実施形態において、２つのバッテリ１２を互いの前部の間隔が後部の間隔より大きいハの字状に配置可能に、フレーム本体の第１凹部が設けられてもよい。この場合においても、複数のバッテリ１２の冷却効果を良好に保ちつつ、フレームに加わる荷重分布の偏りをさらに抑制できる。

上述の実施形態において、バッテリ１２は１つでもよい。

また、図１２に示すマルチコプタ１ａのように、下面開口のフレーム１０ａが用いられてもよい。

図１３を参照して、フレーム１０ａは、モノコック構造を有し、フレーム本体２４ａとフランジ部６６ａとを含む。フレーム本体２４ａは、上に凸の形状を有する。すなわち、フレーム本体２４ａは、下面に開口３４ａを有し、かつ図示しないバッテリや電装ボックスを収容可能な第１凹部３６ａを有する。フランジ部６６ａは、フレーム本体２４ａの開口３４ａ側の縁部６８ａにおいて全周に亘ってフレーム本体２４ａと一体的に形成され、フレーム本体２４ａの内側に折り返すようにかつ同一平面に設けられる。フレーム１０ａの下面には、図示しない蓋部が取り付けられ、バッテリや電装ボックスは蓋部上に配置される。

このようなフレーム１０ａを含むマルチコプタ１ａによれば、フランジ部６６ａが同一平面に設けられるので、フレーム１０ａの剛性をさらに大きくすることができる。

なお、図１に示す実施形態におけるフランジ部６６も、同一平面に設けられてもよい。

上述の実施形態では、フレーム（フレーム本体）は、上面開口または下面開口に形成されたが、これに限定されない。フレーム（フレーム本体）は、１つの面に開口を有していればよく、たとえば側面開口に形成されてもよい。

上述の実施形態では、フレーム本体にバッテリが収容されたが、フレーム本体には、バッテリの少なく一部が収容されればよい。

上述の実施形態では、フランジ部はフレーム本体の開口側の縁部に接続されたが、これに限定されない。フランジ部は、フレーム本体の開口側において、当該縁部以外の箇所でフレーム本体と一体的に形成されてもよい。

フランジ部は、フレーム本体の外側に設けられてもよい。

上述の実施形態では、動力源はバッテリであったが、これに限定されない。動力源はエンジンであってもよい。

上述の実施形態では、この発明をマルチコプタに適用した場合について説明したが、これに限定されない。この発明は、他の回転翼機や固定翼機等の任意の無人飛行体に適用できる。

１，１ａ マルチコプタ
１０，１０ａ フレーム
１２ バッテリ
１４ 電装ボックス
１８ 羽部
２４，２４ａ フレーム本体
２６ フレーム本体の前部
２８ フレーム本体の後部
３０ａ，３０ｂ フレーム本体の側部
３２ フレーム本体の底部
３４，３４ａ，９６ａ，９６ｂ 開口
３６，３６ａ 第１凹部
３８ フレーム本体の後部の幅方向中央部
４２ａ，４２ｂ，４４ａ，４４ｂ 第１通気孔
４６ 第２通気孔
４８ 孔部
５０ａ，５０ｂ，６０ａ，６０ｂ，６２，６４ リブ部
６６，６６ａ フランジ部
６８，６８ａ 縁部
７４ａ，７４ｂ 羽部取付部
７６ａ，７６ｂ 第２凹部
７８ａ，７８ｂ，８０ａ，８０ｂ 取付部本体
９２ 補強部材
９４ 発光部
１００ アーム
１１２ 脚部
Ｌ１，Ｌ２ 前部の第１通気孔および後部の第１通気孔のそれぞれの中心を結ぶ直線

図３および図４を参照して、フレーム１０は、モノコック構造を有し、フレーム本体２４、フランジ部６６（後述）および羽部取付部７４ａ，７４ｂ（後述）を含む。フレーム本体２４は、下に凸の形状を有する。すなわち、フレーム本体２４は、前部２６、後部２８、左右の側部３０ａ，３０ｂおよび底部３２を含み、１つの面（この実施形態では上面）に開口３４を有し、かつバッテリ１２および電装ボックス１４を収容可能な第１凹部３６を有する。

第２凹部７６ａの前部には、複数（この実施形態では２個）のナット８２が設けられ、第２凹部７６ａの後部には、複数（この実施形態では２個）のナット８４が設けられる。取付部本体７８ａの下面には、前側にナット８２が設けられ、後側に複数（この実施形態では２個）のナット８６が設けられる。取付部本体８０ａの下面には、前側に複数（この実施形態では２個）のナット８６が設けられ、後側にナット８４が設けられる。ナット８２，８４，８６は、羽部取付用の取付部である。また、フレーム本体２４の側部３０ａおよびその近傍の外周面には、ナット８２，８４，８６より下方にナット８８および複数（この実施形態では２個）のナット９０が設けられる。ナット８８，９０は、脚部取付用の取付部である。ナット８２，８４，８６，８８，９０が形成される箇所には、羽部１８や脚部１１２を取り付けるための補強部材９２が埋め込まれる。

上述の実施形態では、フレーム本体にバッテリが収容されたが、フレーム本体には、バッテリの少なくとも一部が収容されればよい。

１，１ａ マルチコプタ
１０，１０ａ フレーム
１２ バッテリ
１４ 電装ボックス
１８ 羽部
２４，２４ａ フレーム本体
２６ フレーム本体の前部
２８ フレーム本体の後部
３０ａ，３０ｂ フレーム本体の側部
３２ フレーム本体の底部
３４，３４ａ，９６ａ，９６ｂ 開口
３６，３６ａ 第１凹部
３８ フレーム本体の後部の幅方向中央部
４２ａ，４２ｂ，４４ａ，４４ｂ 第１通気孔
４６ 第２通気孔
４８ 孔部
５８ａ，５８ｂ，６０ａ，６０ｂ，６２，６４ リブ部
６６，６６ａ フランジ部
６８，６８ａ 縁部
７４ａ，７４ｂ 羽部取付部
７６ａ，７６ｂ 第２凹部
７８ａ，７８ｂ，８０ａ，８０ｂ 取付部本体
９２ 補強部材
９４ 発光部
１００ アーム
１１２ 脚部
Ｌ１，Ｌ２ 前部の第１通気孔および後部の第１通気孔のそれぞれの中心を結ぶ直線

Claims (18)

1. 動力源を有する無人飛行体に用いられるフレームであって、
   １つの面に開口を有しかつ前記動力源の少なくとも一部を収容可能な第１凹部を有するフレーム本体と、
   前記フレーム本体の前記開口側において全周に亘って前記フレーム本体と一体的に形成されるフランジ部とを備える、無人飛行体用フレーム。
2. 前記フランジ部は、前記フレーム本体の前記開口側の縁部に接続される、請求項１に記載の無人飛行体用フレーム。
3. 前記フランジ部は、前記フレーム本体の内側に設けられる、請求項１または２に記載の無人飛行体用フレーム。
4. 前記フランジ部は、同一平面に設けられる、請求項１から３のいずれかに記載の無人飛行体用フレーム。
5. 前記フレーム本体は、空冷用の孔部、および前記孔部の全周に形成されるリブ部を有する、請求項１から４のいずれかに記載の無人飛行体用フレーム。
6. 前記孔部は、前記フレーム本体の前部と後部とにそれぞれ形成される複数の第１通気孔を含み、
   前記リブ部は、前記各第１通気孔の全周に形成される、請求項５に記載の無人飛行体用フレーム。
7. 前記孔部は、前記フレーム本体の前記開口に対向する第２通気孔を含み、
   前記リブ部は、前記第２通気孔の全周に形成される、請求項５または６に記載の無人飛行体用フレーム。
8. 前記無人飛行体の羽部を取り付けるために前記フレーム本体の外周面に一体的に形成される羽部取付部をさらに含む、請求項１から７のいずれかに記載の無人飛行体用フレーム。
9. 前記フランジ部は、前記羽部取付部に対応する部分がそれ以外の部分よりも幅広になるように形成される、請求項８に記載の無人飛行体用フレーム。
10. 前記羽部取付部は、前記フレーム本体の前記開口側の縁部を除いて前記フレーム本体の外周面において前記フレーム本体の内方にくぼんだ第２凹部と、前記第２凹部において前記フレーム本体と一体的に形成されるリブ状の取付部本体とを含む、請求項８または９に記載の無人飛行体用フレーム。
11. 前記取付部本体に設けられる補強部材をさらに含む、請求項１０に記載の無人飛行体用フレーム。
12. 前記フレーム本体の前記第１凹部において前記動力源が収容される箇所を挟むように、前記フレーム本体の外周面に一対の前記羽部取付部が設けられる、請求項８から１１のいずれかに記載の無人飛行体用フレーム。
13. 前記前部に形成される前記第１通気孔および前記後部に形成される前記第１通気孔のそれぞれの中心を結ぶ直線に対して前記動力源を斜めに配置可能に、前記フレーム本体の前記第１凹部が設けられる、請求項６に記載の無人飛行体用フレーム。
14. 前記前部に形成される前記第１通気孔および前記後部に形成される前記第１通気孔は、前記フレーム本体の幅方向中央に対する左右両側のそれぞれに設けられ、
    前記フレーム本体の幅方向中央に対する左右両側のそれぞれに前記動力源を配置可能に、前記フレーム本体の前記第１凹部が設けられる、請求項１３に記載の無人飛行体用フレーム。
15. ２つの前記動力源を互いの前部の間隔が後部の間隔より小さいまたは互いの前部の間隔が後部の間隔より大きいハの字状に配置可能に、前記フレーム本体の前記第１凹部が設けられる、請求項１３または１４に記載の無人飛行体用フレーム。
16. ２つの前記動力源の間隔が大きい部分に電装ボックスを配置可能に、前記フレーム本体の前記第１凹部が設けられる、請求項１５に記載の無人飛行体用フレーム。
17. 前記電装ボックスは、後方に光を発する発光部を含み、
    前記フレーム本体の後部は、前記発光部を視認可能とする孔部を有する、請求項１６に記載の無人飛行体用フレーム。
18. 前記フレーム本体の内周面のうち２つの前記動力源の間隔が大きい部分は、内方に突出するように形成される、請求項１５から１７のいずれかに記載の無人飛行体用フレーム。

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